《Windows via C/C++》学习笔记 —— 内核对象的“线程同步”之“等待函数”

　　用户模式的线程同步机制效率高，如果需要考虑线程同步问题，应该首先考虑用户模式的线程同步方法。

　　但是，用户模式的线程同步有限制，对于多个进程之间的线程同步，用户模式的线程同步方法无能为力。这时，只能考虑使用内核模式。

 

　　Windows提供了许多内核对象来实现线程的同步。对于线程同步而言，这些内核对象有两个非常重要的状态：“已通知”状态，“未通知”状态（也有翻译为：受信状态，未受信状态）。Windows提供了几种内核对象可以处于已通知状态和未通知状态：进程、线程、作业、文件、控制台输入/输出/错误流、事件、等待定时器、信号量、互斥对象。

 

　　你可以通知一个内核对象，使之处于“已通知状态”，然后让其他等待在该内核对象上的线程继续执行。你可以使用Windows提供的API函数，等待函数来等待某一个或某些内核对象变为已通知状态。

　　你可以使用WaitForSingleObject函数来等待一个内核对象变为已通知状态：

DWORD WaitForSingleObject(
   HANDLE hObject,      // 指明一个内核对象的句柄
   DWORD dwMilliseconds);      // 等待时间

 

　　该函数需要传递一个内核对象句柄，该句柄标识一个内核对象，如果该内核对象处于未通知状态，则该函数导致线程进入阻塞状态；如果该内核对象处于已通知状态，则该函数立即返回WAIT_OBJECT_0。第二个参数指明了需要等待的时间（毫秒），可以传递INFINITE指明要无限期等待下去。如果等待超时，该函数返回WAIT_TIMEOUT。如果该函数失败，返回WAIT_FAILED。可以通过下面的代码来判断：

 

DWORD dw  =  WaitForSingleObject(hProcess,  5000 );  // 等待一个进程结束
switch  (dw)
{
    case  WAIT_OBJECT_0:
       //  hProcess所代表的进程在5秒内结束
        break ;

    case  WAIT_TIMEOUT:
       //  等待时间超过5秒
        break ;

    case  WAIT_FAILED:
       //  函数调用失败，比如传递了一个无效的句柄
        break ;
}

 

　　还可以使用WaitForMulitpleObjects函数来等待多个内核对象变为已通知状态：

DWORD WaitForMultipleObjects(
   DWORD dwCount,      // 等待的内核对象个数
   CONST HANDLE *  phObjects,      // 一个存放被等待的内核对象句柄的数组
   BOOL bWaitAll,      // 是否等到所有内核对象为已通知状态后才返回
   DWORD dwMilliseconds);      // 等待时间

 

　　该函数的第一个参数指明等待的内核对象的个数，可以是0到MAXIMUM_WAIT_OBJECTS（64）中的一个值。phObjects参数是一个存放等待的内核对象句柄的数组。bWaitAll参数如果为TRUE，则只有当等待的所有内核对象为已通知状态时函数才返回，如果为FALSE，则只要一个内核对象为已通知状态，则该函数返回。第四个参数和WaitForSingleObject中的dwMilliseconds参数类似。

　　该函数失败，返回WAIT_FAILED；如果超时，返回WAIT_TIMEOUT；如果bWaitAll参数为TRUE，函数成功则返回WAIT_OBJECT_0，如果bWaitAll为FALSE，函数成功则返回值指明是哪个内核对象收到通知。

　　可以如下使用该函数：

 

HANDLE h[ 3 ];      // 句柄数组

// 三个进程句柄
h[ 0 ]  =  hProcess1;
h[ 1 ]  =  hProcess2;
h[ 2 ]  =  hProcess3;

DWORD dw  =  WaitForMultipleObjects( 3 , h, FALSE,  5000 );  // 等待3个进程结束

switch  (dw)
{
    case  WAIT_FAILED:
       //  函数呼叫失败
        break ;

    case  WAIT_TIMEOUT:
       //  超时
        break ;

    case  WAIT_OBJECT_0  +   0 :
       //  h[0]（hProcess1）所代表的进程结束
        break ;

    case  WAIT_OBJECT_0  +   1 :
       //  h[1]（hProcess2）所代表的进程结束
        break ;

    case  WAIT_OBJECT_0  +   2 :
       //  h[2]（hProcess3）所代表的进程结束
        break ;
}

 

　　你也可以同时通知一个内核对象，同时等待另一个内核对象，这两个操作以原子的方式进行：

DWORD SignalObjectAndWait(
   HANDLE hObjectToSignal,    // 通知的内核对象
   HANDLE hObjectToWaitOn,    // 等待的内核对象
   DWORD dwMilliseconds,      // 等待的时间
   BOOL bAlertable);          // 与IO完成端口有关的参数，暂不讨论

 

　　该函数在内部使得hObjectToSignal参数所指明的内核对象变成已通知状态，同时等待hObjectToWaitOn参数所代表的内核对象。dwMilliseconds参数的用法与WaitForSingleObject函数类似。
　　该函数返回如下：WAIT_OBJECT_0，WAIT_TIMEOUT，WAIT_FAILED，WAIT_IO_COMPLETION。

　　等你需要通知一个互斥内核对象并等待一个事件内核对象的时候，可以这么写：

ReleaseMutex(hMutex);
WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);

　　可是，这样的代码不是以原子的方式来操纵这两个内核对象。因此，可以更改如下：

SignalObjectAndWait(hMutex, hEvent, INFINITE, FALSE);

 

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